JP4057288B2 - クレーンのフック水平移動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伸縮ブームの伸縮駆動とウインチ装置の巻上げ巻下げ駆動を連動させてフックを地面等に沿って水平方向に移動させるようにしたクレーンのフック水平移動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トラック搭載型クレーンは、図３に示す如く基台１上に旋回自在に取付けた旋回ポスト２と、当該旋回ポスト２に起伏自在に取付けられ基端側ブームセクション３ａ内に順次先端側ブームセクション３ｂ、３ｃ、３ｄを伸縮自在に嵌挿した伸縮ブーム３と、当該伸縮ブーム３の基端側ブームセクション３ａと先端側ブームセクション３ｂ間および先端側ブームセクション３ｂ、３ｃ間に夫々介装され伸縮制御弁４からの制御油で伸縮駆動して伸縮ブーム３を伸縮させる伸縮シリンダ５と、ウインチ制御弁７からの制御油で正逆回転駆動するウインチモータ８により巻上げ巻下げ駆動するウインチ装置９と、当該ウインチ装置９から繰出されたワイヤロープ１０により伸縮ブーム先端部から巻上げ巻下げ自在に吊下げられたフック１１とで構成されている。
【０００３】
また、前記伸縮制御弁４、起伏制御弁およびウインチ制御弁７とが共通の油圧ポンプ６からの圧油の供給を受けるよう構成されている。
【０００４】
このように構成したトラック搭載型クレーンは、伸縮ブーム３の先端部から吊下したフック１１に荷物を吊持して、伸縮ブーム３を伸縮並びに起伏駆動すると共に、ウインチ装置９を巻上げ巻下げ駆動して荷物を任意な位置に移動させ、クレーン作業を行うようになっている。
【０００５】
ところで、この種のクレーンを用いた荷物移動作業の１つに、伸縮ブーム３の伸縮動および起伏動を用いてフック１１に吊持した荷物を半径方向に移動させる荷物移動作業があるが、この荷物移動作業を行う場合荷物の吊下げ高さＨをあまり変動させないで移動させるのが安全上望ましい。しかしながら、従来のクレーンは伸縮ブーム３を伸長させればフック１１が上昇し、逆に伸縮ブーム３を縮小させればフック１１が下降して荷物の吊下げ高さＨが大きく変動するものであった。
【０００６】
このため、ブーム起伏面内でのフックの水平な移動方向と速度を指示する操作指令手段からの操作信号により前記伸縮制御弁４およびウインチ制御弁７を同時に連動して操作してフックが地面等に沿って水平方向に移動する、いわゆるフック水平移動制御装置が開発されていた。フック水平移動制御装置は、フックを半径を増大する方向に移動させる際には、前記伸縮制御弁４を伸縮ブーム３が伸長するよう操作するとともに前記ウインチ操作弁７をフック巻下げ操作し、フックを半径を減少する方向に移動させる際には、前記伸縮制御弁４を伸縮ブーム３が縮小するよう操作するとともに前記ウインチ制御弁７をフック巻上げ操作するよう構成されている。
【０００７】
図４に従来のフック水平移動制御装置の説明図を示す。図４において、１５はフック水平移動制御装置であり、当該フック水平移動制御装置１５は、伸縮制御弁４の切換方向と切換量に関する伸縮操作信号ａを出力する伸縮操作手段１６と、伸縮ブーム３の実際のブーム長さＬを検出してブーム長さ検出信号Ｌａを出力するブーム長さ検出手段１７、伸縮ブーム３の実際のブーム起伏角度Θを検出して起伏角検出信号Θａを出力するブーム起伏角度検出手段１８、ワイヤロープ１０の実際の繰出長さＳを検出して繰出長さ検出信号Ｓａを出力するワイヤ繰出長さ検出手段１９、及びこれら各手段１６、１７、１８、１９からの操作信号ａ、ブーム長さ検出信号Ｌａ、起伏角検出信号Θａ、及び繰出長さ検出信号Ｓａを受取り前記伸縮制御弁４とウインチ制御弁７を切換制御するための弁制御信号を出力するコントローラ２０とで構成されている。
【０００８】
前記ブーム長さ検出手段１７は、基端側ブームセクション３ａに対する最先端側ブームセクション３ｄの離隔距離を連続的に検出するものであり、例えば基端側ブームセクション３ａにコード巻取器の本体を取付け、当該巻取器から繰出したコードの先端部を最先端側ブームセクション３ｄの先端部に止着して、伸縮ブーム３の伸縮動に連動して繰出されるコードの繰出量をポテンショメータ等を用いて電気的に検出する従来公知の繰出量検出機能付きコード巻取器で構成している。
【０００９】
また、前記ブーム起伏角度検出手段１８は、前記伸縮ブーム３の対地起伏角を連続的に検出するもので、例えば自由垂下状態の重錘に対する伸縮ブーム３の対地起伏角をポテンショメータ等を用いて電気的に検出する従来公知の角度検出器で構成している。
【００１０】
また、前記ワイヤ繰出長さ検出手段１９は、ウインチ装置９から繰出されるワイヤロープ１０の繰出長さを連続的に検出するもので、例えばワイヤロープ１０を巻き取ったウインチ装置９のドラム回転数をロータリエンコーダ等を用いて電気的に検出する回転検出手段で構成している。
【００１１】
また、前記コントローラ２０は、伸縮操作手段１６からの操作信号ａ、ブーム長さ検出手段１７からのブーム長さ検出信号Ｌａ、ブーム起伏角度検出手段１８からの起伏角検出信号Θａ、及びワイヤ繰出長さ検出手段１９からの繰出長さ検出信号Ｓａの各信号を受取って、次の如く演算処理を行うようになっている。
【００１２】
また、２１は伸縮制御弁制御信号出力部であり、当該伸縮制御弁制御信号出力部２１は前記伸縮操作手段１６からの伸縮操作信号ａに基き、前記伸縮制御弁４を伸縮操作信号ａが指示する弁切換方向と弁切換量に切換えるための伸縮制御弁制御信号２０ａを生成し、この信号２０ａを伸縮制御弁４の弁切換手段４ａに出力するようになっている。これにより、伸縮制御弁４は、伸縮操作信号ａに対応した弁切換方向と弁切換量で切換制御され、伸縮制御弁４からの制御油が伸縮シリンダ５に供給されて伸縮ブーム３が伸縮駆動するのである。
【００１３】
２２は、基準弁切換量出力部であり、当該基準弁切換量出力部２２は前記伸縮操作手段１６からの伸縮操作信号ａ及びブーム起伏角度検出手段１８からの起伏角検出信号Θａに基き、現在のブーム起伏角度Θにおける伸縮ブーム３が、前記伸縮制御弁制御信号２０ａで切換制御された伸縮制御弁４からの制御油により伸縮駆動した際に前記フック１１の吊下げ高さＨを変動させないために必要なウインチ制御弁７の弁切換方向と基準弁切換量ｆ（ａ，Θ）を算出するようになっている。具体的には、弁切換方向は、伸縮操作信号ａの弁切換方向がブーム伸長側であればウインチ巻下げ側の信号を出力し、反対にブーム縮小側であればウインチ巻上げ側の信号を出力するようになっている。
【００１４】
２３は、前記ブーム長さ検出手段１７からのブーム長さ検出信号Ｌａと前記ブーム起伏角度検出手段１８からの起伏角検出信号Θａに基き、伸縮ブーム３の長さ変動に関わらず、フック１１の吊下げ高さを一定に維持させるに必要なワイヤロープ１１の繰出長さＳｗを算出する必要ワイヤ繰出長さ算出部である。
【００１５】
２４は前記伸縮操作信号ａが入力された時点における前記必要ワイヤ繰出長さ算出部２３が算出した必要ワイヤ繰出長さＳｗ０を記憶する演算初期ワイヤ繰出長さ記憶部であり、２５は前記伸縮操作信号ａが入力された時点におけるワイヤ繰出長さ検出手段１９が検出したワイヤ繰出長さＳ０を記憶する検出初期ワイヤ繰出長さ記憶部である。
【００１６】
また、２６は前記演算初期ワイヤ繰出長さ記憶部２４に記憶した初期必要ワイヤ繰出長さＳｗ０と必要ワイヤ繰出長さ算出部２３が現在算出している必要ワイヤ繰出長さＳｗとの差Ｓｗ−Ｓｗ０を算出する演算ワイヤ繰出長さ変動量算出部であり、２７は前記検出初期ワイヤ繰出長さ記憶部２５に記憶した初期ワイヤ繰出長さＳ０とワイヤ繰出長さ検出手段１９が現在検出しているワイヤ繰出長さＳとの差Ｓ−Ｓ０を算出する検出ワイヤ繰出長さ変動量算出部である。
【００１７】
また、２８は前記演算ワイヤ繰出長さ変動量算出部２６で求めたワイヤ繰出長さ変動量Ｓｗ−Ｓｗ０と、前記検出ワイヤ繰出長さ変動量算出部２７で求めたワイヤ繰出長さ変動量Ｓ−Ｓ０を一致させるために必要なウインチ制御弁７の補正弁切換量δＳを求める補正弁切換量算出部である。
【００１８】
また、２９は前記基準弁切換量出力部２２が算出した基準弁切換量ｆ（ａ，Θ）を前記補正弁切換量算出部２８で求めた補正弁切換量δＳで補正して、修正弁切換量ｆ（ａ，Θ）＋δＳを求める修正弁切換量算出部である。
【００１９】
また、３０は前記修正弁切換量算出部２９が算出した修正弁切換量ｆ（ａ，Θ）＋δＳを受取り、ウインチ制御弁７をこの受取りに係る修正弁切換量ｆ（ａ，Θ）＋δＳで切換制御するためのウインチ制御弁制御信号２０ｂを出力するウインチ制御弁制御信号出力部である。
【００２０】
そして、当該ウインチ制御弁制御信号出力部３０が出力したウインチ制御弁制御信号２０ｂは、ウインチ制御弁７の弁切換手段７ａに出力されて当該ウインチ制御弁７をウインチ制御弁制御信号２０ｂが指示する弁切換方向と修正弁切換量ｆ（ａ，Θ）＋δＳに切換えるのである。そして、当該ウインチ制御弁制御信号２０ｂで切換制御されたウインチ制御弁７からの制御油は、ウインチモータ８に供給されてウインチ装置９を巻上げ巻下げ駆動するのである。
【００２１】
この際、当該ワイヤ駆動目標量（ワイヤ繰出長さ変動量Ｓｗ−Ｓｗ０）とワイヤ繰出長さ検出手段１９で検出した実際のワイヤ繰出長さの変動量Ｓ−Ｓ０を一致させる如きウインチ制御弁７の補正弁切換量δＳを求め、当該補正弁切換量δＳで基準弁切換量ｆ（ａ，Θ）を補正して得られた修正弁切換量ｆ（ａ，Θ）＋δＳでウインチ制御弁７を切換制御してウインチ装置９を巻上げ巻下げ駆動すれば、いわゆるフィードフォワード制御とフィードバック制御の併用制御により極めて正確にフック１１を水平移動制御できるのである。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したフック水平移動制御装置においてはフィードバック制御が行われる側の制御弁すなわちウインチ制御弁７は修正弁切換量ｆ（ａ，Θ）＋δＳに関連して制御量が決定されるものであり、補正弁切換量δＳは本来的に正負の値を取りうるものである。そして、前記伸縮制御弁４とウインチ制御弁７に共通の油圧ポンプ６から並列的に作動油が供給されるようになっているものであるため、油圧ポンプ６から供給可能な最大油量が前記基準弁切換量ｆ（ａ，Θ）に対する前記伸縮制御弁４およびウインチ制御弁７が必要とするトータル必要油量と同じとなる場合がありうる。この状態で、ウインチ制御弁７に補正弁切換量δＳが正の値を持つ修正弁切換量ｆ（ａ，Θ）＋δＳが入力されると、油圧ポンプ６からの供給油量が不足するためウインチ制御弁７を通過する油量が当該弁の操作制御量と比例せず、所定の制御が行われないという問題があった。
【００２３】
また、前記伸縮制御弁４とウインチ制御弁７に圧力補償弁をもたない場合には伸縮シリンダ５とウインチモータ８の負荷格差が大きいときには、所定の制御ができなくなるという問題があった。
【００２４】
そこで本願発明は、フィードフォワード制御を基本制御とし、さらに両方の制御弁を所定の条件で制御弁絞込み側にのみフィードバック制御することにより、伸縮制御弁４とウインチ制御弁７に共通の油圧ポンプ６から並列的に作動油が供給されるようになっているもの、または当該両制御弁に圧力補償弁を持たないものであっても所定の制御が可能となるフック水平移動制御装置を提供しようとするものである。
【００２５】
以上説明した従来のフック水平移動制御装置は伸縮制御弁４とウインチ制御弁７を制御することによりフック水平移動制御しようとするものであるが、起伏制御弁１３とウインチ制御弁７を制御することによっても同様にフック水平移動制御できるものである。
【００２６】
そこで、本願第２の発明としてフィードフォワード制御を基本制御とし、さらに両方の制御弁を所定の条件で制御弁絞込み側にのみフィードバック制御することにより、起伏制御弁１３とウインチ制御弁７に共通の油圧ポンプ６から並列的に作動油が供給されるようになっているもの、または当該両制御弁に圧力補償弁を持たないものであっても所定の制御が可能となるフック水平移動制御装置をも提供しようとする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１に記載されたクレーンのフック水平移動制御装置は、旋回台に取付けられて伸縮制御弁からの制御油により作動する伸縮シリンダでもって伸縮し、起伏制御弁からの制御油により作動する起伏シリンダでもって起伏動作する伸縮ブーム、旋回台に取付けられてウインチ制御弁からの制御油により作動するウインチモータでもって巻上巻下動作するウインチ装置、および、ウインチ装置から引き出されたワイヤロープを介してブーム先端部から吊下したフックとを具備してなり、前記伸縮制御弁、起伏制御弁およびウインチ制御弁が共通の油圧ポンプから圧油の供給を受けるよう構成してなるクレーンのフック水平移動制御装置であって、
・伸縮制御弁の切換方向と切換量に関する伸縮操作信号を出力する伸縮操作手段、
・伸縮ブームの長さを検出するブーム長さ検出手段、
・伸縮ブームの起伏角度を検出するブーム起伏角度検出手段、
・ウインチ装置からのワイヤロープの繰出し長さを検出するワイヤ繰出長さ検出手段、
・伸縮操作手段からの操作信号、ブーム長さ検出手段からの検出ブーム長さ、ブーム起伏角度検出手段からの検出ブーム起伏角度、および、ワイヤ繰出長さ検出手段からの検出ワイヤ長さを受取り、操作信号が指示する移動方向と速度で前記フックをブーム起伏軌跡面内で水平に移動させるのに必要な、伸縮制御弁の操作方向と制御量およびウインチ制御弁の操作方向と制御量を演算算出すると共に、伸縮制御弁およびウインチ制御弁を演算算出に係る操作方向と制御量に切換えるための伸縮制御弁制御信号およびウインチ制御弁制御信号を生成して、伸縮制御弁およびウインチ制御弁にそれぞれ出力するよう構成したコントローラ、とで構成し、
前記コントローラは、前記操作信号入力時点から検出ブーム長さ、検出ブーム起伏角度、および、検出ワイヤ長さの関数として求められるフック算出高さの上下変化を継続的に算出し、
・前記操作信号が作業半径増大側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの下方への変化が算出された場合には、前記ウインチ制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、ウインチ制御弁制御信号によるウインチ制御弁の巻下げ方向への切換量を低減させ、
・前記操作信号が作業半径増大側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの上方への変化が算出された場合には、前記伸縮制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、伸縮制御弁制御信号による伸縮制御弁の伸長方向への切換量を低減させ、
・前記操作信号が作業半径減少側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの下方への変化が算出された場合には、前記伸縮制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、伸縮制御弁制御信号による伸縮制御弁の縮小方向への切換量を低減させ、
・前記操作信号が作業半径減少側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの上方への変化が算出された場合には、前記ウインチ制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、ウインチ制御弁制御信号によるウインチ制御弁の巻上げ方向への切換量を低減させる、ことを特徴としている。
【００２８】
上記構成のフック水平移動制御装置のコントローラは、フィードフォワード制御を基本制御とし、さらに両方の制御弁を所定の条件で制御弁絞込み側にのみフィードバック制御するようにしたので、伸縮制御弁とウインチ制御弁に共通の油圧ポンプから並列的に作動油が供給されるようになっているものであっても供給油量不足という問題が発生せず、または当該両制御弁に圧力補償弁を持たないものであっても上記フィードバック制御により伸縮シリンダとウインチモータの負荷格差を補償するので所定の制御が可能となるのである。
【００２９】
本願請求項２に記載されたクレーンのフック水平移動制御装置は、旋回台に取付けられて伸縮制御弁からの制御油により作動する伸縮シリンダでもって伸縮し、起伏制御弁からの制御油により作動する起伏シリンダでもって起伏動作する伸縮ブーム、旋回台に取付けられてウインチ制御弁からの制御油により作動するウインチモータでもって巻上巻下動作するウインチ装置、および、ウインチ装置から引き出されたワイヤロープを介してブーム先端部から吊下したフックとを具備してなり、前記伸縮制御弁、起伏制御弁およびウインチ制御弁が共通の油圧ポンプから圧油の供給を受けるよう構成してなるクレーンのフック水平移動制御装置であって、
・起伏制御弁の切換方向と切換量に関する起伏操作信号を出力する起伏操作手段、
・伸縮ブームの長さを検出するブーム長さ検出手段、
・伸縮ブームの起伏角度を検出するブーム起伏角度検出手段、
・ウインチ装置からのワイヤロープの繰出し長さを検出するワイヤ繰出長さ検出手段、
・起伏操作手段からの操作信号、ブーム長さ検出手段からの検出ブーム長さ、ブーム起伏角度検出手段からの検出ブーム起伏角度、および、ワイヤ繰出長さ検出手段からの検出ワイヤ長さを受取り、操作信号が指示する移動方向と速度で前記フックをブーム起伏軌跡面内で水平に移動させるのに必要な、起伏制御弁の操作方向と制御量およびウインチ制御弁の操作方向と制御量を演算算出すると共に、起伏制御弁およびウインチ制御弁を演算算出に係る操作方向と制御量に切換えるための起伏制御弁制御信号およびウインチ制御弁制御信号を生成して、起伏制御弁およびウインチ制御弁にそれぞれ出力するよう構成したコントローラ、とで構成し、
前記コントローラは、前記操作信号入力時点から検出ブーム長さ、検出ブーム起伏角度、および、検出ワイヤ長さの関数として求められるフック算出高さの上下変化を継続的に算出し、
・前記操作信号が作業半径増大側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの上方への変化が算出された場合には、前記ウインチ制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、ウインチ制御弁制御信号によるウインチ制御弁の巻上げ方向への切換量を低減させ、
・前記操作信号が作業半径増大側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの下方への変化が算出された場合には、前記起伏制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、起伏制御弁制御信号による起伏制御弁の倒伏方向への切換量を低減させ、
・前記操作信号が作業半径減少側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの上方への変化が算出された場合には、前記起伏制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、起伏制御弁制御信号による起伏制御弁の起仰方向への切換量を低減させ、
・前記操作信号が作業半径減少側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの下方への変化が算出された場合には、前記ウインチ制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、ウインチ制御弁制御信号によるウインチ制御弁の巻下げ方向への切換量を低減させる、ことを特徴とするものである。
【００３０】
上記構成のフック水平移動制御装置のコントローラは、フィードフォワード制御を基本制御とし、さらに両方の制御弁を所定の条件で制御弁絞込み側にのみフィードバック制御するようにしたので、起伏制御弁とウインチ制御弁に共通の油圧ポンプから並列的に作動油が供給されるようになっているものであっても供給油量不足という問題が発生せず、または当該両制御弁に圧力補償弁を持たないものであっても上記フィードバック制御により起伏シリンダとウインチモータの負荷格差を補償するので所定の制御が可能となるのである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態
図１に請求項１に記載された発明に対応する第１の発明の実施の形態にかかる具体的な構成を示す。
【００３２】
なお、第１の発明の実施の形態に係るフック水平移動制御装置は、従来技術として説明したフック水平移動制御装置を有する伸縮ブーム及びウインチ装置の駆動油圧回路に適用したものであり、以下の説明ではクレーンの全体構成及び駆動油圧回路の共通部分の各符号等は同義のものとして詳細な説明を省略するものとする。
【００３３】
図１の４０はフック高さ変化算出部であり、演算ワイヤ繰出長さ変動量算出部２６で求めたワイヤ繰出長さ変動量Ｓｗ−Ｓｗ０と、検出ワイヤ繰出長さ変動量算出部２７で求めたワイヤ繰出長さ変動量Ｓ−Ｓ０を受取り、操作信号入力時点からのフック算出高さの上下変化を継続的に算出するものである。
【００３４】
４１は伸縮制御弁切換量低減信号出力部であって、前記フック高さ変化算出部４０で算出したフック算出高さの上下変化に基き、伸縮制御弁制御信号出力部２１へ伸縮制御弁切換量低減信号δｔを出力するものである。具体的には次の２つの制御を行うものである。
1)前記伸縮操作信号ａが作業半径増大側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの上方への変化が算出された場合には、前記伸縮制御弁制御信号４０ａの生成出力過程に介入し、伸縮制御弁制御信号による伸縮制御弁４の伸長方向への切換量を低減させる。
2)前記伸縮操作信号ａが作業半径減少側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの下方への変化が算出された場合には、前記伸縮制御弁制御信号４０ａの生成出力過程に介入し、伸縮制御弁制御信号による伸縮制御弁４の縮小方向への切換量を低減させる。
【００３５】
４２はウインチ制御弁切換量低減信号出力部であって、前記フック高さ変化算出部４０で算出したフック算出高さの上下変化に基き、ウインチ制御弁制御信号出力部３０へウインチ制御弁切換量低減信号δｕを出力するものである。具体的には次の２つの制御を行うものである。
3)前記伸縮操作信号ａが作業半径増大側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの下方への変化が算出された場合には、前記ウインチ制御弁制御信号４０ｂの生成出力過程に介入し、ウインチ制御弁制御信号によるウインチ制御弁の巻下げ方向への切換量を低減させる。
4)前記伸縮操作信号ａが作業半径減少側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの上方への変化が算出された場合には、前記ウインチ制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、ウインチ制御弁制御信号によるウインチ制御弁の巻上げ方向への切換量を低減させる。
【００３６】
上述したフック水平移動制御装置４５のコントローラ５０の作用は以下のとおりである。前記伸縮制御弁切換量低減信号出力部４１とウインチ制御弁切換量低減信号出力部４２は前記フック高さ変化算出部４０でのフック高さ変化が所定値を越えると、上述したようにその切換量を減少させるとフック高さ変化量を減少させることができる方の制御弁切換量低減信号出力部が対応する制御弁制御信号出力部に制御弁切換量低減信号を出力するのである。それにより、フック高さの上下方向変化が少なくなるようにフィードバック制御されるのである。
【００３７】
第２の実施の形態
図２に請求項２に記載された発明に対応する第２の発明の実施の形態にかかる具体的な構成を示す。
【００３８】
図２の４０はフック高さ変化算出部であり、演算ワイヤ繰出長さ変動量算出部２６で求めたワイヤ繰出長さ変動量Ｓｗ−Ｓｗ０と、検出ワイヤ繰出長さ変動量算出部２７で求めたワイヤ繰出長さ変動量Ｓ−Ｓ０を受取り、操作信号入力時点からのフック算出高さの上下変化を継続的に算出するものである。また、５３は起伏操作手段であり、起伏制御弁１３の弁切換方向と切換量に関する起伏操作信号ｂを出力するものである。
【００３９】
５１は起伏制御弁切換量低減信号出力部であって、前記フック高さ変化算出部４０で算出したフック算出高さの上下変化に基き、起伏制御弁制御信号出力部５４へ起伏制御弁切換量低減信号δｖを出力するものである。具体的には次の２つの制御を行うものである。
1)前記起伏操作信号ｂが作業半径増大側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの下方への変化が算出された場合には、前記起伏制御弁制御信号５０ａの生成出力過程に介入し、起伏制御弁制御信号による起伏制御弁１３の倒伏方向への切換量を低減させる。
2)前記起伏操作信号ｂが作業半径減少側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの上方への変化が算出された場合には、前記起伏制御弁制御信号５０ａの生成出力過程に介入し、起伏制御弁制御信号による起伏制御弁１３の起仰方向への切換量を低減させる。
【００４０】
４２はウインチ制御弁切換量低減信号出力部であって、前記フック高さ変化算出部４０で算出したフック算出高さの上下変化に基き、ウインチ制御弁制御信号出力部３０へウインチ制御弁切換量低減信号δｕを出力するものである。具体的には次の２つの制御を行うものである。
3)前記起伏操作信号ｂが作業半径増大側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの上方への変化が算出された場合には、前記ウインチ制御弁制御信号４０ｂの生成出力過程に介入し、ウインチ制御弁制御信号によるウインチ制御弁７の巻上げ方向への切換量を低減させる。
4)前記起伏操作信号ｂが作業半径減少側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの下方への変化が算出された場合には、前記ウインチ制御弁制御信号４０ｂの生成出力過程に介入し、ウインチ制御弁制御信号によるウインチ制御弁７の巻下げ方向への切換量を低減させる。
【００４１】
上述したフック水平移動制御装置５５のコントローラ６０の作用は以下のとおりである。前記起伏制御弁切換量低減信号出力部５１とウインチ制御弁切換量低減信号出力部４２は前記フック高さ変化算出部４０でのフック高さ変化が所定値を越えると、上述したようにその切換量を減少させるとフック高さ変化量を減少させることができる方の制御弁切換量低減信号出力部が対応する制御弁制御信号出力部に制御弁切換量低減信号を出力するのである。それにより、フック高さの上下方向変化が少なくなるようにフィードバック制御されるのである。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１に記載されたフック水平移動制御装置のコントローラは、フィードフォワード制御を基本制御とし、さらに対象とする制御弁を所定の条件で制御弁絞込み側にのみフィードバック制御するようにしたので、伸縮制御弁とウインチ制御弁に共通の油圧ポンプから並列的に作動油が供給されるようになっているものであっても供給油量不足という問題が発生せず、または当該両制御弁が圧力補償弁を持たないものであっても上記フィードバック制御により伸縮シリンダとウインチモータの負荷格差を補償するので所定の制御が可能となるのである。
【００４３】
また、請求項２に記載されたフック水平移動制御装置のコントローラは、フィードフォワード制御を基本制御とし、さらに対象とする制御弁を所定の条件で制御弁絞込み側にのみフィードバック制御するようにしたので、起伏制御弁とウインチ制御弁に共通の油圧ポンプから並列的に作動油が供給されるようになっているものであっても供給油量不足という問題が発生せず、または当該両制御弁が圧力補償弁を持たないものであっても上記フィードバック制御により起伏シリンダとウインチモータの負荷格差を補償するので所定の制御が可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１におけるフック水平移動制御装置の説明図である。
【図２】実施形態２におけるフック水平移動制御装置の説明図である。
【図３】本発明のフック水平移動制御装置を取付けるクレーンの説明図である。
【図４】従来のフック水平移動制御装置の説明図である。
【符号の説明】
１；基台
２；旋回ポスト
３；伸縮ブーム
４；伸縮制御弁
５；伸縮シリンダ
６；油圧ポンプ
７；ウインチ制御弁
８；ウインチモータ
９；ウインチ装置
１０；ワイヤロープ
１１；フック
１２；起伏シリンダ
１３；起伏制御弁
１５、４５、５５；フック水平移動制御装置
１６；伸縮操作手段
１７；ブーム長さ検出手段
１８；ブーム起伏角度検出手段
１９；ワイヤ繰出長さ検出手段
２０、５０、６０；コントローラ
２１；伸縮制御弁制御信号出力部
２２；基準弁切換量出力部
２３；必要ワイヤ繰出長さ算出部
２４；演算初期ワイヤ繰出長さ記憶部
２５；検出初期ワイヤ繰出長さ記憶部
２６；演算ワイヤ繰出長さ変動量算出部
２７；検出ワイヤ繰出長さ変動量算出部
２８；補正弁切換量算出部
２９；修正弁切換量算出部
３０；ウインチ制御弁制御信号出力部
４０；フック高さ変化算出部
４１；伸縮制御弁切換量低減信号出力部
４２；ウインチ制御弁切換量低減信号出力部
５１；起伏制御弁切換量低減信号出力部
５３；起伏操作手段
５４；起伏制御弁制御信号出力部
２０ａ、４０ａ；伸縮制御弁制御信号
２０ｂ、４０ｂ；ウインチ制御弁制御信号
５０ａ；起伏制御弁制御信号
ａ；伸縮操作信号
ｂ；起伏操作信号
Ｌａ；ブーム長さ検出信号
Θａ；起伏角検出信号
Ｓａ；ワイヤ繰出長さ検出信号
Ｓｗ；必要ワイヤ繰出長さ
δｓ；補正弁切換量
δｔ；伸縮制御弁切換量低減信号
δｕ；ウインチ制御弁切換量低減信号
δｖ；起伏制御弁切換量低減信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、伸縮ブームの伸縮駆動とウインチ装置の巻上げ巻下げ駆動を連動させてフックを地面等に沿って水平方向に移動させるようにしたクレーンのフック水平移動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トラック搭載型クレーンは、図３に示す如く基台１上に旋回自在に取付けた旋回ポスト２と、当該旋回ポスト２に起伏自在に取付けられ基端側ブームセクション３ａ内に順次先端側ブームセクション３ｂ、３ｃ、３ｄを伸縮自在に嵌挿した伸縮ブーム３と、当該伸縮ブーム３の基端側ブームセクション３ａと先端側ブームセクション３ｂ間および先端側ブームセクション３ｂ、３ｃ間に夫々介装され伸縮制御弁４からの制御油で伸縮駆動して伸縮ブーム３を伸縮させる伸縮シリンダ５と、ウインチ制御弁７からの制御油で正逆回転駆動するウインチモータ８により巻上げ巻下げ駆動するウインチ装置９と、当該ウインチ装置９から繰出されたワイヤロープ１０により伸縮ブーム先端部から巻上げ巻下げ自在に吊下げられたフック１１とで構成されている。
【０００３】
また、前記伸縮制御弁４、起伏制御弁およびウインチ制御弁７とが共通の油圧ポンプ６からの圧油の供給を受けるよう構成されている。
【０００４】
このように構成したトラック搭載型クレーンは、伸縮ブーム３の先端部から吊下したフック１１に荷物を吊持して、伸縮ブーム３を伸縮並びに起伏駆動すると共に、ウインチ装置９を巻上げ巻下げ駆動して荷物を任意な位置に移動させ、クレーン作業を行うようになっている。
【０００５】
ところで、この種のクレーンを用いた荷物移動作業の１つに、伸縮ブーム３の伸縮動および起伏動を用いてフック１１に吊持した荷物を半径方向に移動させる荷物移動作業があるが、この荷物移動作業を行う場合荷物の吊下げ高さＨをあまり変動させないで移動させるのが安全上望ましい。しかしながら、従来のクレーンは伸縮ブーム３を伸長させればフック１１が上昇し、逆に伸縮ブーム３を縮小させればフック１１が下降して荷物の吊下げ高さＨが大きく変動するものであった。
【０００６】
このため、ブーム起伏面内でのフックの水平な移動方向と速度を指示する操作指令手段からの操作信号により前記伸縮制御弁４およびウインチ制御弁７を同時に連動して操作してフックが地面等に沿って水平方向に移動する、いわゆるフック水平移動制御装置が開発されていた。フック水平移動制御装置は、フックを半径を増大する方向に移動させる際には、前記伸縮制御弁４を伸縮ブーム３が伸長するよう操作するとともに前記ウインチ操作弁７をフック巻下げ操作し、フックを半径を減少する方向に移動させる際には、前記伸縮制御弁４を伸縮ブーム３が縮小するよう操作するとともに前記ウインチ制御弁７をフック巻上げ操作するよう構成されている。
【０００７】
図４に従来のフック水平移動制御装置の説明図を示す。図４において、１５はフック水平移動制御装置であり、当該フック水平移動制御装置１５は、伸縮制御弁４の切換方向と切換量に関する伸縮操作信号ａを出力する伸縮操作手段１６と、伸縮ブーム３の実際のブーム長さＬを検出してブーム長さ検出信号Ｌａを出力するブーム長さ検出手段１７、伸縮ブーム３の実際のブーム起伏角度Θを検出して起伏角検出信号Θａを出力するブーム起伏角度検出手段１８、ワイヤロープ１０の実際の繰出長さＳを検出して繰出長さ検出信号Ｓａを出力するワイヤ繰出長さ検出手段１９、及びこれら各手段１６、１７、１８、１９からの操作信号ａ、ブーム長さ検出信号Ｌａ、起伏角検出信号Θａ、及び繰出長さ検出信号Ｓａを受取り前記伸縮制御弁４とウインチ制御弁７を切換制御するための弁制御信号を出力するコントローラ２０とで構成されている。
【０００８】
前記ブーム長さ検出手段１７は、基端側ブームセクション３ａに対する最先端側ブームセクション３ｄの離隔距離を連続的に検出するものであり、例えば基端側ブームセクション３ａにコード巻取器の本体を取付け、当該巻取器から繰出したコードの先端部を最先端側ブームセクション３ｄの先端部に止着して、伸縮ブーム３の伸縮動に連動して繰出されるコードの繰出量をポテンショメータ等を用いて電気的に検出する従来公知の繰出量検出機能付きコード巻取器で構成している。
【０００９】
また、前記ブーム起伏角度検出手段１８は、前記伸縮ブーム３の対地起伏角を連続的に検出するもので、例えば自由垂下状態の重錘に対する伸縮ブーム３の対地起伏角をポテンショメータ等を用いて電気的に検出する従来公知の角度検出器で構成している。
【００１０】
また、前記ワイヤ繰出長さ検出手段１９は、ウインチ装置９から繰出されるワイヤロープ１０の繰出長さを連続的に検出するもので、例えばワイヤロープ１０を巻き取ったウインチ装置９のドラム回転数をロータリエンコーダ等を用いて電気的に検出する回転検出手段で構成している。
【００１１】
また、前記コントローラ２０は、伸縮操作手段１６からの操作信号ａ、ブーム長さ検出手段１７からのブーム長さ検出信号Ｌａ、ブーム起伏角度検出手段１８からの起伏角検出信号Θａ、及びワイヤ繰出長さ検出手段１９からの繰出長さ検出信号Ｓａの各信号を受取って、次の如く演算処理を行うようになっている。
【００１２】
また、２１は伸縮制御弁制御信号出力部であり、当該伸縮制御弁制御信号出力部２１は前記伸縮操作手段１６からの伸縮操作信号ａに基き、前記伸縮制御弁４を伸縮操作信号ａが指示する弁切換方向と弁切換量に切換えるための伸縮制御弁制御信号２０ａを生成し、この信号２０ａを伸縮制御弁４の弁切換手段４ａに出力するようになっている。これにより、伸縮制御弁４は、伸縮操作信号ａに対応した弁切換方向と弁切換量で切換制御され、伸縮制御弁４からの制御油が伸縮シリンダ５に供給されて伸縮ブーム３が伸縮駆動するのである。
【００１３】
２２は、基準弁切換量出力部であり、当該基準弁切換量出力部２２は前記伸縮操作手段１６からの伸縮操作信号ａ及びブーム起伏角度検出手段１８からの起伏角検出信号Θａに基き、現在のブーム起伏角度Θにおける伸縮ブーム３が、前記伸縮制御弁制御信号２０ａで切換制御された伸縮制御弁４からの制御油により伸縮駆動した際に前記フック１１の吊下げ高さＨを変動させないために必要なウインチ制御弁７の弁切換方向と基準弁切換量ｆ（ａ，Θ）を算出するようになっている。具体的には、弁切換方向は、伸縮操作信号ａの弁切換方向がブーム伸長側であればウインチ巻下げ側の信号を出力し、反対にブーム縮小側であればウインチ巻上げ側の信号を出力するようになっている。
【００１４】
２３は、前記ブーム長さ検出手段１７からのブーム長さ検出信号Ｌａと前記ブーム起伏角度検出手段１８からの起伏角検出信号Θａに基き、伸縮ブーム３の長さ変動に関わらず、フック１１の吊下げ高さを一定に維持させるに必要なワイヤロープ１１の繰出長さＳｗを算出する必要ワイヤ繰出長さ算出部である。
【００１５】
２４は前記伸縮操作信号ａが入力された時点における前記必要ワイヤ繰出長さ算出部２３が算出した必要ワイヤ繰出長さＳｗ０を記憶する演算初期ワイヤ繰出長さ記憶部であり、２５は前記伸縮操作信号ａが入力された時点におけるワイヤ繰出長さ検出手段１９が検出したワイヤ繰出長さＳ０を記憶する検出初期ワイヤ繰出長さ記憶部である。
【００１６】
また、２６は前記演算初期ワイヤ繰出長さ記憶部２４に記憶した初期必要ワイヤ繰出長さＳｗ０と必要ワイヤ繰出長さ算出部２３が現在算出している必要ワイヤ繰出長さＳｗとの差Ｓｗ−Ｓｗ０を算出する演算ワイヤ繰出長さ変動量算出部であり、２７は前記検出初期ワイヤ繰出長さ記憶部２５に記憶した初期ワイヤ繰出長さＳ０とワイヤ繰出長さ検出手段１９が現在検出しているワイヤ繰出長さＳとの差Ｓ−Ｓ０を算出する検出ワイヤ繰出長さ変動量算出部である。
【００１７】
また、２８は前記演算ワイヤ繰出長さ変動量算出部２６で求めたワイヤ繰出長さ変動量Ｓｗ−Ｓｗ０と、前記検出ワイヤ繰出長さ変動量算出部２７で求めたワイヤ繰出長さ変動量Ｓ−Ｓ０を一致させるために必要なウインチ制御弁７の補正弁切換量δＳを求める補正弁切換量算出部である。
【００１８】
また、２９は前記基準弁切換量出力部２２が算出した基準弁切換量ｆ（ａ，Θ）を前記補正弁切換量算出部２８で求めた補正弁切換量δＳで補正して、修正弁切換量ｆ（ａ，Θ）＋δＳを求める修正弁切換量算出部である。
【００１９】
また、３０は前記修正弁切換量算出部２９が算出した修正弁切換量ｆ（ａ，Θ）＋δＳを受取り、ウインチ制御弁７をこの受取りに係る修正弁切換量ｆ（ａ，Θ）＋δＳで切換制御するためのウインチ制御弁制御信号２０ｂを出力するウインチ制御弁制御信号出力部である。
【００２０】
そして、当該ウインチ制御弁制御信号出力部３０が出力したウインチ制御弁制御信号２０ｂは、ウインチ制御弁７の弁切換手段７ａに出力されて当該ウインチ制御弁７をウインチ制御弁制御信号２０ｂが指示する弁切換方向と修正弁切換量ｆ（ａ，Θ）＋δＳに切換えるのである。そして、当該ウインチ制御弁制御信号２０ｂで切換制御されたウインチ制御弁７からの制御油は、ウインチモータ８に供給されてウインチ装置９を巻上げ巻下げ駆動するのである。
【００２１】
この際、当該ワイヤ駆動目標量（ワイヤ繰出長さ変動量Ｓｗ−Ｓｗ０）とワイヤ繰出長さ検出手段１９で検出した実際のワイヤ繰出長さの変動量Ｓ−Ｓ０を一致させる如きウインチ制御弁７の補正弁切換量δＳを求め、当該補正弁切換量δＳで基準弁切換量ｆ（ａ，Θ）を補正して得られた修正弁切換量ｆ（ａ，Θ）＋δＳでウインチ制御弁７を切換制御してウインチ装置９を巻上げ巻下げ駆動すれば、いわゆるフィードフォワード制御とフィードバック制御の併用制御により極めて正確にフック１１を水平移動制御できるのである。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したフック水平移動制御装置においてはフィードバック制御が行われる側の制御弁すなわちウインチ制御弁７は修正弁切換量ｆ（ａ，Θ）＋δＳに関連して制御量が決定されるものであり、補正弁切換量δＳは本来的に正負の値を取りうるものである。そして、前記伸縮制御弁４とウインチ制御弁７に共通の油圧ポンプ６から並列的に作動油が供給されるようになっているものであるため、油圧ポンプ６から供給可能な最大油量が前記基準弁切換量ｆ（ａ，Θ）に対する前記伸縮制御弁４およびウインチ制御弁７が必要とするトータル必要油量と同じとなる場合がありうる。この状態で、ウインチ制御弁７に補正弁切換量δＳが正の値を持つ修正弁切換量ｆ（ａ，Θ）＋δＳが入力されると、油圧ポンプ６からの供給油量が不足するためウインチ制御弁７を通過する油量が当該弁の操作制御量と比例せず、所定の制御が行われないという問題があった。
【００２３】
また、前記伸縮制御弁４とウインチ制御弁７に圧力補償弁をもたない場合には伸縮シリンダ５とウインチモータ８の負荷格差が大きいときには、所定の制御ができなくなるという問題があった。
【００２４】
そこで本願発明は、フィードフォワード制御を基本制御とし、さらに両方の制御弁を所定の条件で制御弁絞込み側にのみフィードバック制御することにより、伸縮制御弁４とウインチ制御弁７に共通の油圧ポンプ６から並列的に作動油が供給されるようになっているもの、または当該両制御弁に圧力補償弁を持たないものであっても所定の制御が可能となるフック水平移動制御装置を提供しようとするものである。
【００２５】
以上説明した従来のフック水平移動制御装置は伸縮制御弁４とウインチ制御弁７を制御することによりフック水平移動制御しようとするものであるが、起伏制御弁１３とウインチ制御弁７を制御することによっても同様にフック水平移動制御できるものである。
【００２６】
そこで、本願第２の発明としてフィードフォワード制御を基本制御とし、さらに両方の制御弁を所定の条件で制御弁絞込み側にのみフィードバック制御することにより、起伏制御弁１３とウインチ制御弁７に共通の油圧ポンプ６から並列的に作動油が供給されるようになっているもの、または当該両制御弁に圧力補償弁を持たないものであっても所定の制御が可能となるフック水平移動制御装置をも提供しようとする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１に記載されたクレーンのフック水平移動制御装置は、旋回台に取付けられて伸縮制御弁からの制御油により作動する伸縮シリンダでもって伸縮し、起伏制御弁からの制御油により作動する起伏シリンダでもって起伏動作する伸縮ブーム、旋回台に取付けられてウインチ制御弁からの制御油により作動するウインチモータでもって巻上巻下動作するウインチ装置、および、ウインチ装置から引き出されたワイヤロープを介してブーム先端部から吊下したフックとを具備してなり、前記伸縮制御弁、起伏制御弁およびウインチ制御弁が共通の油圧ポンプから圧油の供給を受けるよう構成してなるクレーンのフック水平移動制御装置であって、
・伸縮制御弁の切換方向と切換量に関する伸縮操作信号を出力する伸縮操作手段、
・伸縮ブームの長さを検出するブーム長さ検出手段、
・伸縮ブームの起伏角度を検出するブーム起伏角度検出手段、
・ウインチ装置からのワイヤロープの繰出し長さを検出するワイヤ繰出長さ検出手段、
・伸縮操作手段からの操作信号、ブーム長さ検出手段からの検出ブーム長さ、ブーム起伏角度検出手段からの検出ブーム起伏角度、および、ワイヤ繰出長さ検出手段からの検出ワイヤ長さを受取り、操作信号が指示する移動方向と速度で前記フックをブーム起伏軌跡面内で水平に移動させるのに必要な、伸縮制御弁の操作方向と制御量およびウインチ制御弁の操作方向と制御量を演算算出すると共に、伸縮制御弁およびウインチ制御弁を演算算出に係る操作方向と制御量に切換えるための伸縮制御弁制御信号およびウインチ制御弁制御信号を生成して、伸縮制御弁およびウインチ制御弁にそれぞれ出力するよう構成したコントローラ、とで構成し、
前記コントローラは、前記操作信号入力時点から検出ブーム長さ、検出ブーム起伏角度、および、検出ワイヤ長さの関数として求められるフック算出高さの上下変化を継続的に算出し、
・前記操作信号が作業半径増大側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの下方への変化が算出された場合には、前記ウインチ制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、ウインチ制御弁制御信号によるウインチ制御弁の巻下げ方向への切換量を低減させ、
・前記操作信号が作業半径増大側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの上方への変化が算出された場合には、前記伸縮制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、伸縮制御弁制御信号による伸縮制御弁の伸長方向への切換量を低減させ、
・前記操作信号が作業半径減少側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの下方への変化が算出された場合には、前記伸縮制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、伸縮制御弁制御信号による伸縮制御弁の縮小方向への切換量を低減させ、
・前記操作信号が作業半径減少側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの上方への変化が算出された場合には、前記ウインチ制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、ウインチ制御弁制御信号によるウインチ制御弁の巻上げ方向への切換量を低減させる、ことを特徴としている。
【００２８】
上記構成のフック水平移動制御装置のコントローラは、フィードフォワード制御を基本制御とし、さらに両方の制御弁を所定の条件で制御弁絞込み側にのみフィードバック制御するようにしたので、伸縮制御弁とウインチ制御弁に共通の油圧ポンプから並列的に作動油が供給されるようになっているものであっても供給油量不足という問題が発生せず、または当該両制御弁に圧力補償弁を持たないものであっても上記フィードバック制御により伸縮シリンダとウインチモータの負荷格差を補償するので所定の制御が可能となるのである。
【００２９】
本願請求項２に記載されたクレーンのフック水平移動制御装置は、旋回台に取付けられて伸縮制御弁からの制御油により作動する伸縮シリンダでもって伸縮し、起伏制御弁からの制御油により作動する起伏シリンダでもって起伏動作する伸縮ブーム、旋回台に取付けられてウインチ制御弁からの制御油により作動するウインチモータでもって巻上巻下動作するウインチ装置、および、ウインチ装置から引き出されたワイヤロープを介してブーム先端部から吊下したフックとを具備してなり、前記伸縮制御弁、起伏制御弁およびウインチ制御弁が共通の油圧ポンプから圧油の供給を受けるよう構成してなるクレーンのフック水平移動制御装置であって、
・起伏制御弁の切換方向と切換量に関する起伏操作信号を出力する起伏操作手段、
・伸縮ブームの長さを検出するブーム長さ検出手段、
・伸縮ブームの起伏角度を検出するブーム起伏角度検出手段、
・ウインチ装置からのワイヤロープの繰出し長さを検出するワイヤ繰出長さ検出手段、
・起伏操作手段からの操作信号、ブーム長さ検出手段からの検出ブーム長さ、ブーム起伏角度検出手段からの検出ブーム起伏角度、および、ワイヤ繰出長さ検出手段からの検出ワイヤ長さを受取り、操作信号が指示する移動方向と速度で前記フックをブーム起伏軌跡面内で水平に移動させるのに必要な、起伏制御弁の操作方向と制御量およびウインチ制御弁の操作方向と制御量を演算算出すると共に、起伏制御弁およびウインチ制御弁を演算算出に係る操作方向と制御量に切換えるための起伏制御弁制御信号およびウインチ制御弁制御信号を生成して、起伏制御弁およびウインチ制御弁にそれぞれ出力するよう構成したコントローラ、とで構成し、
前記コントローラは、前記操作信号入力時点から検出ブーム長さ、検出ブーム起伏角度、および、検出ワイヤ長さの関数として求められるフック算出高さの上下変化を継続的に算出し、
・前記操作信号が作業半径増大側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの上方への変化が算出された場合には、前記ウインチ制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、ウインチ制御弁制御信号によるウインチ制御弁の巻上げ方向への切換量を低減させ、
・前記操作信号が作業半径増大側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの下方への変化が算出された場合には、前記起伏制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、起伏制御弁制御信号による起伏制御弁の倒伏方向への切換量を低減させ、
・前記操作信号が作業半径減少側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの上方への変化が算出された場合には、前記起伏制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、起伏制御弁制御信号による起伏制御弁の起仰方向への切換量を低減させ、
・前記操作信号が作業半径減少側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの下方への変化が算出された場合には、前記ウインチ制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、ウインチ制御弁制御信号によるウインチ制御弁の巻下げ方向への切換量を低減させる、ことを特徴とするものである。
【００３０】
上記構成のフック水平移動制御装置のコントローラは、フィードフォワード制御を基本制御とし、さらに両方の制御弁を所定の条件で制御弁絞込み側にのみフィードバック制御するようにしたので、起伏制御弁とウインチ制御弁に共通の油圧ポンプから並列的に作動油が供給されるようになっているものであっても供給油量不足という問題が発生せず、または当該両制御弁に圧力補償弁を持たないものであっても上記フィードバック制御により起伏シリンダとウインチモータの負荷格差を補償するので所定の制御が可能となるのである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態
図１に請求項１に記載された発明に対応する第１の発明の実施の形態にかかる具体的な構成を示す。
【００３２】
なお、第１の発明の実施の形態に係るフック水平移動制御装置は、従来技術として説明したフック水平移動制御装置を有する伸縮ブーム及びウインチ装置の駆動油圧回路に適用したものであり、以下の説明ではクレーンの全体構成及び駆動油圧回路の共通部分の各符号等は同義のものとして詳細な説明を省略するものとする。
【００３３】
図１の４０はフック高さ変化算出部であり、演算ワイヤ繰出長さ変動量算出部２６で求めたワイヤ繰出長さ変動量Ｓｗ−Ｓｗ０と、検出ワイヤ繰出長さ変動量算出部２７で求めたワイヤ繰出長さ変動量Ｓ−Ｓ０を受取り、操作信号入力時点からのフック算出高さの上下変化を継続的に算出するものである。
【００３４】
４１は伸縮制御弁切換量低減信号出力部であって、前記フック高さ変化算出部４０で算出したフック算出高さの上下変化に基き、伸縮制御弁制御信号出力部２１へ伸縮制御弁切換量低減信号δｔを出力するものである。具体的には次の２つの制御を行うものである。
1)前記伸縮操作信号ａが作業半径増大側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの上方への変化が算出された場合には、前記伸縮制御弁制御信号４０ａの生成出力過程に介入し、伸縮制御弁制御信号による伸縮制御弁４の伸長方向への切換量を低減させる。
2)前記伸縮操作信号ａが作業半径減少側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの下方への変化が算出された場合には、前記伸縮制御弁制御信号４０ａの生成出力過程に介入し、伸縮制御弁制御信号による伸縮制御弁４の縮小方向への切換量を低減させる。
【００３５】
４２はウインチ制御弁切換量低減信号出力部であって、前記フック高さ変化算出部４０で算出したフック算出高さの上下変化に基き、ウインチ制御弁制御信号出力部３０へウインチ制御弁切換量低減信号δｕを出力するものである。具体的には次の２つの制御を行うものである。
3)前記伸縮操作信号ａが作業半径増大側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの下方への変化が算出された場合には、前記ウインチ制御弁制御信号４０ｂの生成出力過程に介入し、ウインチ制御弁制御信号によるウインチ制御弁の巻下げ方向への切換量を低減させる。
4)前記伸縮操作信号ａが作業半径減少側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの上方への変化が算出された場合には、前記ウインチ制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、ウインチ制御弁制御信号によるウインチ制御弁の巻上げ方向への切換量を低減させる。
【００３６】
上述したフック水平移動制御装置４５のコントローラ５０の作用は以下のとおりである。前記伸縮制御弁切換量低減信号出力部４１とウインチ制御弁切換量低減信号出力部４２は前記フック高さ変化算出部４０でのフック高さ変化が所定値を越えると、上述したようにその切換量を減少させるとフック高さ変化量を減少させることができる方の制御弁切換量低減信号出力部が対応する制御弁制御信号出力部に制御弁切換量低減信号を出力するのである。それにより、フック高さの上下方向変化が少なくなるようにフィードバック制御されるのである。
【００３７】
第２の実施の形態
図２に請求項２に記載された発明に対応する第２の発明の実施の形態にかかる具体的な構成を示す。
【００３８】
図２の４０はフック高さ変化算出部であり、演算ワイヤ繰出長さ変動量算出部２６で求めたワイヤ繰出長さ変動量Ｓｗ−Ｓｗ０と、検出ワイヤ繰出長さ変動量算出部２７で求めたワイヤ繰出長さ変動量Ｓ−Ｓ０を受取り、操作信号入力時点からのフック算出高さの上下変化を継続的に算出するものである。また、５３は起伏操作手段であり、起伏制御弁１３の弁切換方向と切換量に関する起伏操作信号ｂを出力するものである。
【００３９】
５１は起伏制御弁切換量低減信号出力部であって、前記フック高さ変化算出部４０で算出したフック算出高さの上下変化に基き、起伏制御弁制御信号出力部５４へ起伏制御弁切換量低減信号δｖを出力するものである。具体的には次の２つの制御を行うものである。
1)前記起伏操作信号ｂが作業半径増大側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの下方への変化が算出された場合には、前記起伏制御弁制御信号５０ａの生成出力過程に介入し、起伏制御弁制御信号による起伏制御弁１３の倒伏方向への切換量を低減させる。
2)前記起伏操作信号ｂが作業半径減少側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの上方への変化が算出された場合には、前記起伏制御弁制御信号５０ａの生成出力過程に介入し、起伏制御弁制御信号による起伏制御弁１３の起仰方向への切換量を低減させる。
【００４０】
４２はウインチ制御弁切換量低減信号出力部であって、前記フック高さ変化算出部４０で算出したフック算出高さの上下変化に基き、ウインチ制御弁制御信号出力部３０へウインチ制御弁切換量低減信号δｕを出力するものである。具体的には次の２つの制御を行うものである。
3)前記起伏操作信号ｂが作業半径増大側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの上方への変化が算出された場合には、前記ウインチ制御弁制御信号４０ｂの生成出力過程に介入し、ウインチ制御弁制御信号によるウインチ制御弁７の巻上げ方向への切換量を低減させる。
4)前記起伏操作信号ｂが作業半径減少側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの下方への変化が算出された場合には、前記ウインチ制御弁制御信号４０ｂの生成出力過程に介入し、ウインチ制御弁制御信号によるウインチ制御弁７の巻下げ方向への切換量を低減させる。
【００４１】
上述したフック水平移動制御装置５５のコントローラ６０の作用は以下のとおりである。前記起伏制御弁切換量低減信号出力部５１とウインチ制御弁切換量低減信号出力部４２は前記フック高さ変化算出部４０でのフック高さ変化が所定値を越えると、上述したようにその切換量を減少させるとフック高さ変化量を減少させることができる方の制御弁切換量低減信号出力部が対応する制御弁制御信号出力部に制御弁切換量低減信号を出力するのである。それにより、フック高さの上下方向変化が少なくなるようにフィードバック制御されるのである。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１に記載されたフック水平移動制御装置のコントローラは、フィードフォワード制御を基本制御とし、さらに対象とする制御弁を所定の条件で制御弁絞込み側にのみフィードバック制御するようにしたので、伸縮制御弁とウインチ制御弁に共通の油圧ポンプから並列的に作動油が供給されるようになっているものであっても供給油量不足という問題が発生せず、または当該両制御弁が圧力補償弁を持たないものであっても上記フィードバック制御により伸縮シリンダとウインチモータの負荷格差を補償するので所定の制御が可能となるのである。
【００４３】
また、請求項２に記載されたフック水平移動制御装置のコントローラは、フィードフォワード制御を基本制御とし、さらに対象とする制御弁を所定の条件で制御弁絞込み側にのみフィードバック制御するようにしたので、起伏制御弁とウインチ制御弁に共通の油圧ポンプから並列的に作動油が供給されるようになっているものであっても供給油量不足という問題が発生せず、または当該両制御弁が圧力補償弁を持たないものであっても上記フィードバック制御により起伏シリンダとウインチモータの負荷格差を補償するので所定の制御が可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１におけるフック水平移動制御装置の説明図である。
【図２】実施形態２におけるフック水平移動制御装置の説明図である。
【図３】本発明のフック水平移動制御装置を取付けるクレーンの説明図である。
【図４】従来のフック水平移動制御装置の説明図である。
【符号の説明】
１；基台
２；旋回ポスト
３；伸縮ブーム
４；伸縮制御弁
５；伸縮シリンダ
６；油圧ポンプ
７；ウインチ制御弁
８；ウインチモータ
９；ウインチ装置
１０；ワイヤロープ
１１；フック
１２；起伏シリンダ
１３；起伏制御弁
１５、４５、５５；フック水平移動制御装置
１６；伸縮操作手段
１７；ブーム長さ検出手段
１８；ブーム起伏角度検出手段
１９；ワイヤ繰出長さ検出手段
２０、５０、６０；コントローラ
２１；伸縮制御弁制御信号出力部
２２；基準弁切換量出力部
２３；必要ワイヤ繰出長さ算出部
２４；演算初期ワイヤ繰出長さ記憶部
２５；検出初期ワイヤ繰出長さ記憶部
２６；演算ワイヤ繰出長さ変動量算出部
２７；検出ワイヤ繰出長さ変動量算出部
２８；補正弁切換量算出部
２９；修正弁切換量算出部
３０；ウインチ制御弁制御信号出力部
４０；フック高さ変化算出部
４１；伸縮制御弁切換量低減信号出力部
４２；ウインチ制御弁切換量低減信号出力部
５１；起伏制御弁切換量低減信号出力部
５３；起伏操作手段
５４；起伏制御弁制御信号出力部
２０ａ、４０ａ；伸縮制御弁制御信号
２０ｂ、４０ｂ；ウインチ制御弁制御信号
５０ａ；起伏制御弁制御信号
ａ；伸縮操作信号
ｂ；起伏操作信号
Ｌａ；ブーム長さ検出信号
Θａ；起伏角検出信号
Ｓａ；ワイヤ繰出長さ検出信号
Ｓｗ；必要ワイヤ繰出長さ
δｓ；補正弁切換量
δｔ；伸縮制御弁切換量低減信号
δｕ；ウインチ制御弁切換量低減信号
δｖ；起伏制御弁切換量低減信号
Claims (2)
- 旋回台に取付けられて伸縮制御弁からの制御油により作動する伸縮シリンダでもって伸縮し、起伏制御弁からの制御油により作動する起伏シリンダでもって起伏動作する伸縮ブーム、旋回台に取付けられてウインチ制御弁からの制御油により作動するウインチモータでもって巻上巻下動作するウインチ装置、および、ウインチ装置から引き出されたワイヤロープを介してブーム先端部から吊下したフックとを具備してなり、前記伸縮制御弁、起伏制御弁およびウインチ制御弁が共通の油圧ポンプから圧油の供給を受けるよう構成してなるクレーンのフック水平移動制御装置であって、
・伸縮制御弁の切換方向と切換量に関する伸縮操作信号を出力する伸縮操作手段、
・伸縮ブームの長さを検出するブーム長さ検出手段、
・伸縮ブームの起伏角度を検出するブーム起伏角度検出手段、
・ウインチ装置からのワイヤロープの繰出し長さを検出するワイヤ繰出長さ検出手段、
・伸縮操作手段からの操作信号、ブーム長さ検出手段からの検出ブーム長さ、ブーム起伏角度検出手段からの検出ブーム起伏角度、および、ワイヤ繰出長さ検出手段からの検出ワイヤ長さを受取り、操作信号が指示する移動方向と速度で前記フックをブーム起伏軌跡面内で水平に移動させるのに必要な、伸縮制御弁の操作方向と制御量およびウインチ制御弁の操作方向と制御量を演算算出すると共に、伸縮制御弁およびウインチ制御弁を演算算出に係る操作方向と制御量に切換えるための伸縮制御弁制御信号およびウインチ制御弁制御信号を生成して、伸縮制御弁およびウインチ制御弁にそれぞれ出力するよう構成したコントローラ、とで構成し、
前記コントローラは、前記操作信号入力時点からの検出ブーム長さ、検出ブーム起伏角度、および、検出ワイヤ長さの関数として求められるフック算出高さの上下変化を継続的に算出し、
・前記操作信号が作業半径増大側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの下方への変化が算出された場合には、前記ウインチ制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、ウインチ制御弁制御信号によるウインチ制御弁の巻下げ方向への切換量を低減させ、
・前記操作信号が作業半径増大側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの上方への変化が算出された場合には、前記伸縮制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、伸縮制御弁制御信号による伸縮制御弁の伸長方向への切換量を低減させ、
・前記操作信号が作業半径減少側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの下方への変化が算出された場合には、前記伸縮制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、伸縮制御弁制御信号による伸縮制御弁の縮小方向への切換量を低減させ、
・前記操作信号が作業半径減少側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの上方への変化が算出された場合には、前記ウインチ制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、ウインチ制御弁制御信号によるウインチ制御弁の巻上げ方向への切換量を低減させる、ことを特徴とするクレーンのフック水平移動制御装置。 - 旋回台に取付けられて伸縮制御弁からの制御油により作動する伸縮シリンダでもって伸縮し、起伏制御弁からの制御油により作動する起伏シリンダでもって起伏動作する伸縮ブーム、旋回台に取付けられてウインチ制御弁からの制御油により作動するウインチモータでもって巻上巻下動作するウインチ装置、および、ウインチ装置から引き出されたワイヤロープを介してブーム先端部から吊下したフックとを具備してなり、前記伸縮制御弁、起伏制御弁およびウインチ制御弁が共通の油圧ポンプから圧油の供給を受けるよう構成してなるクレーンのフック水平移動制御装置であって、
・起伏制御弁の切換方向と切換量に関する起伏操作信号を出力する起伏操作手段、
・伸縮ブームの長さを検出するブーム長さ検出手段、
・伸縮ブームの起伏角度を検出するブーム起伏角度検出手段、
・ウインチ装置からのワイヤロープの繰出し長さを検出するワイヤ繰出長さ検出手段、
・起伏操作手段からの操作信号、ブーム長さ検出手段からの検出ブーム長さ、ブーム起伏角度検出手段からの検出ブーム起伏角度、および、ワイヤ繰出長さ検出手段からの検出ワイヤ長さを受取り、操作信号が指示する移動方向と速度で前記フックをブーム起伏軌跡面内で水平に移動させるのに必要な、起伏制御弁の操作方向と制御量およびウインチ制御弁の操作方向と制御量を演算算出すると共に、起伏制御弁およびウインチ制御弁を演算算出に係る操作方向と制御量に切換えるための起伏制御弁制御信号およびウインチ制御弁制御信号を生成して、起伏制御弁およびウインチ制御弁にそれぞれ出力するよう構成したコントローラ、とで構成し、
前記コントローラは、前記操作信号入力時点からの検出ブーム長さ、検出ブーム起伏角度、および、検出ワイヤ長さの関数として求められるフック算出高さの上下変化を継続的に算出し、
・前記操作信号が作業半径増大側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの上方への変化が算出された場合には、前記ウインチ制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、ウインチ制御弁制御信号によるウインチ制御弁の巻上げ方向への切換量を低減させ、
・前記操作信号が作業半径増大側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの下方への変化が算出された場合には、前記起伏制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、起伏制御弁制御信号による起伏制御弁の倒伏方向への切換量を低減させ、
・前記操作信号が作業半径減少側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの上方への変化が算出された場合には、前記起伏制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、起伏制御弁制御信号による起伏制御弁の起仰方向への切換量を低減させ、
・前記操作信号が作業半径減少側へのフックの移動を指示しており且つ、前記フック算出高さの下方への変化が算出された場合には、前記ウインチ制御弁制御信号の生成出力過程に介入し、ウインチ制御弁制御信号によるウインチ制御弁の巻下げ方向への切換量を低減させる、ことを特徴とするクレーンのフック水平移動制御装置。
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